[转载]集线器、交换机、路由器和全双工、半双工
[转载]集线器、交换机、路由器和全双⼯、半双⼯
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集线器
什么是集线器
在认识集线器之前，必须先了解⼀下中继器。在我们接触到的⽹络中。最简单的就是两台电脑通过两块⽹卡构成“双机互连”，两块⽹卡之间通常是由⾮屏蔽双绞线来充当信号线的。
因为双绞线在传输信号时信号功率会逐渐衰减，当信号衰减到⼀定程度时将造成信号失真，因此在保证信号质量的前提下，双绞线的最⼤传输距离为100⽶。
当两台电脑之间的距离超过100⽶时，为了实现双机互连。⼈们便在这两台电脑之间安装⼀个“中继器”。它的作⽤就是将已经衰减得不完整的信号经过整理。⼜⼀次产⽣出完整的信号再继续传送。
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中继器就是普通集线器的前⾝，集线器实际就是⼀种多port的中继器。集线器⼀般有4、8、16、24、32等数量的RJ45接⼝，通过这些接⼝，集线器便能为对应数量的电脑完毕“中继”功能。因为它在⽹络中处于⼀种“中⼼”位置。因此集线器也叫做“Hub”。
集线器的⼯作原理
集线器的⼯作原理⾮常easy，以图2为例。图中是⼀个具备8个port的集线器。共连接了8台电脑。集线器处于⽹络的“中⼼”。通过集线器对信号进⾏转发。8台电脑之间能够互连互通。
详细通信过程是这种：假如计算机1要将⼀条信息发送给计算机8。当计算机1的⽹卡将信息通过双绞线送到集线器上时，集线器并不会直接将信息送给计算机8，它会将信息进⾏“⼴播”--将信息同⼀时候发送给8个port，当8个port上的计算机接收到这条⼴播信息时，会对信息进⾏检查，假设发现该信息是发给⾃⼰的，则接收，否则不予理睬。
由于该信息是计算机1发给计算机8的，因此终于计算机8会接收该信息，⽽其他7台电脑看完信息后，会由于信息不是⾃⼰的⽽不接收该信息。
集线器的特点
1. 共享宽带
集线器是⼀种“共享”设备，集线器本⾝不能识别⽬的地址，当同⼀局域⽹内的A主机给B主机数据传输时，数据包在以集线器为架构的⽹络上是以⼴播⽅式传输的，由每⼀台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。
因为集线器在⼀个时钟周期中仅仅能传输⼀组信息。假设⼀台集线器连接的机器数⽬较多，⽽且多台机器常常须要同⼀时候通信时，将导致集线器的⼯作效率⾮常差，如发⽣信息阻塞、碰撞等。
为什么会这样呢?打给例如。当计算机1正在通过集线器发信息给计算机8时，假设此时计算机2也想通过集线器将信息发给计算机7，当它试图与集线器联系时。却发现集线器正在忙计算机1的事情。于是计算机2便会“带”着数据站在集线器的⾯前等待，并时时要求集线器停下计算机1的活来帮⾃⼰⼲。假设计算机2成功地将集线器“抢”过来了（因为集线器是“共享”的。因此⾮常easy抢到⼿），此时正处于传输状态的计算机1的数据便会停⽌，于是计算机1也会去“抢”集线器……
可见，集线器上每⼀个port的真实速度除了与集线器的带宽有关外，与同⼀时候⼯作的设备数量也有关。⽐⽅说⼀个带宽为10Mb的集线器上连接了8台计算机，当这8台计算机同⼀时候⼯作时，则每台计算机真正所拥有的带宽是10/8=1.25Mb!
2. 半双⼯
卤面的做法因为集线器採取的是“⼴播”传输信息的⽅式。因此集线器传送数据时仅仅能⼯作在半双⼯状态下，⽐⽅说计算机1与计算机8须要相互传送⼀些数据，当计算机1在发送数据时。计算机8仅仅能接收计算机1发过来的数据，仅仅有等计算机1停⽌发送并做好了接收准备。它才⼲将⾃⼰的信息发送给计算机1或其他计算机。
交换机
什么是交换机
交换机也叫交换式集线器。它通过对信息进⾏⼜⼀次⽣成，并经过内部处理后转发⾄指定port，具备⾃⼰主动寻址能⼒和交换作⽤，因为交换机依据所传递信息包的⽬的地址。将每⼀信息包独⽴地从源port送⾄⽬的port。避免了和其它port发⽣碰撞。⼴义的交换机就是⼀种在通信系统中完毕信息交换功能的设备。
交换机的⼯作原理
在计算机⽹络系统中。交换机是针对共享⼯作模式的弱点⽽推出的。
集线器是采⽤共享⼯作模式的代表，假设把集线器⽐作⼀个邮递员，那么这个邮递员是个不认识字的“傻⽠”--要他去送信，他不知道直接依据信件上的地址将信件送给收信⼈。仅仅会拿着信分发给全部的⼈，然后让接收的⼈依据地址信息来推断是不是⾃⼰的!⽽交换机则是⼀个“聪明”的邮递员--交换机拥有⼀条⾼带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的全部的port都挂接在这条背部总线上。当控制电路收到数据包以后。处理port会查内存中的地址对⽐表以确定⽬的MAC（⽹卡的硬件地址）的NIC（⽹卡）挂接在哪个port上。通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到⽬的port。
⽬的MAC若不存在。交换机才⼴播到全部的port，接收port回应后交换机会“学习”，并把它加⼊⼊内部地址表中。
交换机的特点
1. 独享宽带
因为交换机可以智能化地依据地址信息将数据⾼速送到⽬的地。因此它不会像集线器那样在数据传输时“打搅”那些⾮收信⼈。这样⼀来，交换机在同⼀时刻可进⾏多个port组之间的数据传输。并且每⼀个port都可视为是独⽴的⽹段。相互通信的两⽅独⾃享有所有的带宽，⽆须同其它设备竞争使⽤。
我不愿 让你一个人⽐⽅说，当A主机向D主机发送数据时，B主机可同⼀时候向C主机发送数据，并且这两个传输都享有⽹络的所有带宽--如果此时它们使⽤的是10Mb 的交换机。那么该交换机此时的总流通量就等于2×10Mb=20Mb。
2. 全双⼯
当交换机上的两个port在通信时，因为它们之间的通道是相对独⽴的，因此它们能够实现全双⼯通信。
集线器和交换机的区别
从两者的⼯作原理来看。交换机和集线器是有⾮常⼤区别的。⾸先，从OSI体系结构来看，集线器属于OSI的第⼀层物理层设备，⽽交换机属于OSI
的第⼆层数据链路层设备。
其次，从⼯作⽅式来看，集线器採⽤⼀种“⼴播”模式。因此⾮常easy产⽣“⼴播风暴”。当⽹络规模较⼤时性能会受到⾮常⼤的影响。⽽当交换机⼯作
的时候，仅仅有发出请求的port和⽬的port之间相互响应⽽不影响其它port，因此交换机可以在⼀定程度上隔离冲突域和有效抑制“⼴播风暴”的产
⽣。
另外，从带宽来看。集线器⽆论有多少个port，全部port都是共享⼀条带宽，在同⼀时刻仅仅能有两个port传送数据。其它port仅仅能等待，同⼀时
候集线器仅仅能⼯作在半双⼯模式下；⽽对于交换机⽽⾔。每⼀个port都有⼀条独占的带宽，当两个port⼯作时并不影响其它port的⼯作，同⼀时候
交换机不但能够⼯作在半双⼯模式下并且能够⼯作在全双⼯模式下。
假设⽤最简单的语⾔叙述交换机与集线器的差别，那就应该是智能与⾮智能的差别。
集线器说⽩了仅仅是连接多个计算机的⽹络设备，它仅仅能起到信号放⼤和传输的作⽤，不能对信号中的碎⽚进⾏处理，所以在传输过程中easy出
错。⽽交换机则能够看作为是⼀种智能型的集线器，它除了拥有集线器的全部特性外，还具有⾃⼰主动寻址、交换、处理的功能。⽽且在数据传递
过程中。发送端与接受端独⽴⼯作。不与其他port发⽣关系，从⽽达到防⽌数据丢失和提⾼吞吐量的⽬的。
路由器
什么是路由器
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路由器⼜可称之为【Router 】。⼯作在⽹络的第三层（⼜叫⽹络层），它的作⽤在于连接不同的⽹段（⽐⽅两个不同地址的局域⽹）⽽且到⽹络
中传输数据最合适的路径（能够说普通情况下个⼈⽤户对这项功能的需求不是⾮常⼤）。⼀般路由器的接⼝数量都⽐較少。其主要作⽤是进⾏⽹络
与⽹络间的连接，路由器依据记录的路由表来连接不同的局域⽹并转发数据，从⽽使得由交换机划分出的不同VLAN间相互通讯得以实现。路由器
不仅能像交换机⼀样隔离冲突域，并且还能检測并丢弃⼴播数据包。以此来隔离⼴播域，并有效的扩⼤了⽹络规模。
交换机是利⽤物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的⽬的地址。⽽路由器则是利⽤不同⽹络的ID号(即IP地址)来确定数据转发地址的。
传统的交换机仅仅能切割冲突域。不能切割⼴播域。⽽路由器能够切割⼴播域
路由器的⼯作原理
路径表（Routing Table）保存着各种传输路径的相关数据。如⼦⽹的标志信息、⽹上路由器的个数和下⼀个路由器的名字等内容。路径表能够是由
系统管理员固定设置好的，也能够由系统动态改动，能够由路由器⾃⼰主动调整，也能够由主机控制。
通过路由器能够让不同⼦⽹、⽹段进⾏互连，因此路由器与集线器、交换机不同。它⼀般安装在⽹络的“⾻⼲”部位，⽽不像集线器、交换机那样⼯
作在基层。
为什么家⽤的是⽆线路由器⽽不是⽆线交换机
⽆线交换机的作⽤是让多台设备使⽤同⼀根⽹线进⾏上⽹，但是在使⽤⽆线交换机进⾏上⽹的时候，是需要每台设备分别进⾏拨号的，每⼀台设
备都拥有⾃⼰的宽带账号，每台电脑之间都是相互独⽴的，⼀台电脑的运⾏不会影响到另外⼀台电脑的⽹络，不管另外⼀台电脑做什么都不会影响
到这台电脑的⽹速，⽽且同时使⽤⼀个⽆线交换机的设备都处于同⼀个局域⽹当中。
  ⽆线路由器如果被多台设备使⽤，它们使⽤的⽹络是同⼀个，宽带账号也是同⼀个，每台电脑之间的⽹络是互相影响的，如果⼀个电脑正在进
⾏下载操作，则其他连接⽆线路由器的设备⽹速会受到很⼤的影响，它们所处的局域⽹也是同⼀个。
既然已经有了路由器了，为什么还有⼈⽤交换机
路由器和交换机的功能不同，路由器的作⽤是与外部通讯，交换机是提供内⽹通讯。不是每个⽹络都需要路由器，相路由器=NAT共享器+交换机亚当兰伯特
但路由器侧重点是共享，交换机功能不强，⼝少；
交换机侧重点是多⼝，构成局域⽹；
如果你有50台电脑，你不得不⽤交换机的，
⽤6只路由器既浪费⼜别扭；
⼩路由器便宜，但代理能⼒很弱，只能代理⼏台，若加很多⼝，它⼜没有
能⼒代理，这样的东西有何⽤呢？
但⼝多代理能⼒强的路由器价很贵，属⽹巴级或企业级，如只要
交换机，你加了路由，价贵了，功能也多余的。
童谣陆思诚⼀个家⽤⽆线路由器，⼀个⽆线SSID能连接的⽆线设备最多有16个，这个是wifi芯⽚⼚家限制的(不同的wifi芯⽚⼚商可能不⼀样)，如果可
以开多个SSID，连接的设备会多⼀点，但也有上限，所有SSID连接的设备总数之和不能超过128。
另外，路由器⼚商还有可能更改这个设置，但只会将这个数⽬改⼩，太多了会影响性能。
你的TP-Link路由器只能链接7～8个⽆线设备可能就是TP-Link设置的，⽽TP-Link并没有提供修改的⽅法。所以你只能⾃⼰控制了，不⽤
的设备断开⽆线连接，以免影响其他设备的使⽤，或者再买个⽆线路由器。
所以路由器在代理能⼒上是⽐交换机弱不少的

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